【暑假预习】人教版2019生物高一（升高二）暑假预习-（选修1）第3讲 神经调节之神经冲动产生与传导 讲学案

第03讲 神经调节之神经冲动产生与传导

【预习目标】

1.能够说出兴奋在神经纤维上以电信号/神经冲动/局部电流形式双向传导，神经元之间以化学信号形式单向传递，形成结构与功能观；

2.基于材料和证据，能够阐释兴奋形成的机理，并说明传导和传递的特性；

3.能够设计实验方案探究兴奋在神经纤维上或神经元之间传递的方向；

4.认同信息流在生命活动中具有重要作用；关注滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，能够像他人宣传这些危害，拒绝毒品。

【必备知识】

1.神经表面电位差的实验探究

静息时，电表没有测出电位变化，说明神经表面各处电位相等。当在图示神经的左侧一端给予刺激时，靠近刺激端的电极处（a处）先变成负电位，接着恢复正电位；然后另一电级处（b处）变为负电位，接着又恢复为正电位。这说明在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动。

2.兴奋传导的过程

3.神经纤维上膜电位变化曲线解读

【考点剖析】

考点一 兴奋在神经元之间的传递

(1)写出甲图中标号代表的结构

①轴突,②线粒体,③突触小泡,④突触前膜,

⑤突触间隙,⑥突触后膜。

(2)写出乙图中A、B代表的突触类型

A轴突—细胞体型;B:轴突—树突型。

(3)传递过程

①过程

②传递特点及原因

a.单向传递。原因:神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜。

b.兴奋在突触处的传递速度比在神经纤维上要慢。原因:突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。

③信号转变

a.突触:电信号→化学信号→电信号。

b.突触小体:电信号→化学信号。

c.突触后膜:化学信号→电信号。

④神经递质的类型和去向

a.递质的类型

兴奋性递质:使下一个神经元兴奋,如乙酰胆碱、谷氨酸、肾上腺素等。

抑制性递质:使下一个神经元抑制,如甘氨酸等。

b.递质释放方式:胞吐。

c.递质的去向:迅速被降解或回收进细胞,以免持续发挥作用。

3.兴奋剂和毒品

(1)作用位点:突触。

(2)作用方式:①促进神经递质的合成和释放速率;②干扰神经递质与受体的结合;③影响分解神经递质的酶的活性。

考点二  突触类型。

①神经元间形成突触的主要类型(连线)。

答案　①a—Ⅱ　b—Ⅰ

②其他突触类型:轴突—肌肉型、轴突—腺体型。

(4)神经递质与受体。

(5)兴奋传递的特点。

考点三  兴奋的传导和传递

a．突触的结构与功能

（6）（多选）（2023汇编，3分）根据突触前细胞传来的信号，突触可分为兴奋性突触和抑制性突触。使下一个神经元产生兴奋的为兴奋性突触，对下一个神经元产生抑制效应（抑制效应是指下一个神经元的膜电位仍为内负外正）的为抑制性突触。如图为某种动物体内神经调节的局部图（带圈数字代表不同的突触小体）。下列有关说法正确的是（　　）

A．①的突触小泡中是兴奋性神经递质

B．当兴奋传至突触3时，其突触后膜的电位变为内正外负

C．图中的突触类型有轴突—树突型、轴突—肌肉型

D．神经递质由突触前膜运输到突触后膜的过程以及与受体结合的过程均需要消耗ATP

E．突触1实现了由电信号→化学信号的转变

F．突触2和突触3的作用相同，均是抑制肌肉兴奋

G．突触后膜的电位变化与其选择透过性密切相关

答案：AG

解析：兴奋性末梢中的①的突触小泡中是兴奋性神经递质，故A项正确。当兴奋传至突触3时，抑制性神经递质作用于突触后膜，膜电位为内负外正，故B项错误。图中的突触类型有轴突—轴突型，轴突—肌肉型，故C项错误。神经递质由突触前膜运输到突触后膜的过程为扩散，不消耗ATP，神经递质与受体结合的过程也不消耗ATP，故D项错误。突触1实现了电信号→化学信号→电信号的转变，故E项错误。由图可知，突触2和突触3的作用不同，突触2的作用是抑制突触1的兴奋，突触3的作用是抑制肌肉兴奋，故F项错误。突触后膜的电位变化与Na＋和K＋的进出有关，因此与其选择透过性密切相关，故G项正确。

b．膜电位的测量及电流表指针偏转方向的判断

（7）（2023汇编，4分）图1是将一灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上测其膜电位的装置图，图2是在没有损伤的枪乌贼的巨大神经纤维膜上及神经元之间放置相应的电极与电流计的两种情况，若分别在图1和图2的相应位置给予刺激，回答下列相关问题：

图1

a　　　　　　　　　　b　

图2

①在图1的1处给予一适宜强度的刺激，测得的电位变化如图3所示。若在2处给予同等强度的刺激，测得的电位变化是（　　）

图3

　A　　　　　　　　　　　　B

　C　　　　　　　　　　　　D

②根据图2分析，下列说法错误的是（　　）

A．a中如果电流计两电极都在细胞膜外，则神经纤维受刺激后指针发生2次方向相反的偏转

B．a中如果电流计两电极都在细胞膜内，则神经纤维受刺激后指针发生2次方向相反的偏转

C．若b中电流计两电极均位于神经细胞膜外，则刺激神经纤维后，指针会发生2次偏转

答案：①B　②C

解析：①已知灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上的外侧，静息电位是0，当1处给予一适宜强度的刺激，指针发生两次方向相反的偏转。如果在2处给予同等强度的刺激，指针也发生两次方向相反的偏转，但是每一次偏转的方向正好与刺激1的时候相反，故B项符合题意。

②无论是电流计两电极都在细胞膜内还是都在细胞膜外，图a中神经纤维受到刺激后，兴奋会先后到达两电极，则电流计指针会发生2次方向相反的偏转，故A、B项正确，不符合题意。由于兴奋在突触处的传递是单向的，当图b中的神经纤维受到刺激后，兴奋只能传至右侧电极，而不能传至左侧电极，因此电流计指针只能发生一次偏转，故C项错误，符合题意。

c．兴奋传递异常情况分析

（8）（多选）（2023汇编，3分）重症肌无力是一种由神经—肌肉接头（相当于突触，结构如图）处传递功能障碍引发的疾病，患者体内的自身抗体破坏了神经—肌肉突触后膜的受体蛋白，电镜下可见患者肌膜上乙酰胆碱受体数量明显减少。下列相关叙述正确的是（　　）

A．乙酰胆碱和乙酰胆碱受体的合成与高尔基体直接相关

B．兴奋在神经—肌肉间以神经冲动的形式进行传递

C．理论上患者的神经—肌肉突触间隙中神经递质的量与正常情况基本相同

D．患者正常的乙酰胆碱受体减少而影响肌膜Na＋通道打开

E．增加神经—肌肉突触后膜的受体蛋白数量，可以彻底治愈该疾病

答案：CD

解析：乙酰胆碱不是蛋白质，其合成与高尔基体没有直接关系，但乙酰胆碱受体的化学本质为糖蛋白，需要高尔基体参与加工，故A项错误。神经—肌肉接头是一种突触，因此兴奋在神经—肌肉间以电信号→化学信号→电信号的形式进行传递，故B项错误。突触后膜受体被破坏，不影响突触前膜释放神经递质，所以突触间隙中神经递质的量与正常情况基本相同，故C项正确。根据题干信息可知，患者乙酰胆碱受体数量减少，患者神经—肌肉接头处化学信号向电信号转换过程异常会影响肌肉动作电位产生，故D项正确。该病的致病机理是抗体破坏了突触后膜的受体蛋白，因此增加神经—肌肉突触后膜的受体蛋白数量，不能彻底治愈该疾病，而抑制相应抗体的产生，则可使突触后膜的受体蛋白发挥作用，治愈该疾病，故E项错误。

d．兴奋传导和传递有关的实验探究

（9）（2021山东青岛期末，14分）肉毒碱是一种氨基酸衍生物，能抑制兴奋在神经—肌肉接头（类似突触结构）处的传递，使肌肉松弛。某小组为了探究肉毒碱抑制神经—肌肉接头处兴奋传递的作用机制，进行了如下实验：

步骤一：分离家兔胫骨前肌及其相连的神经（神经—肌肉接头处通过乙酰胆碱传递兴奋），在胫骨前肌处安装仪器以记录肌肉张力，给予神经以适宜电刺激并记录肌肉的收缩曲线。

步骤二：在神经—肌肉接头处注射适量的肉毒碱溶液，再给予神经以相同电刺激，记录肌肉收缩曲线的变化情况。

步骤三：停止电刺激并注射适量的乙酰胆碱酯酶（可以分解乙酰胆碱）抑制剂，再给予神经以相同电刺激，记录肌肉收缩曲线的变化情况。

请回答下列问题：

①步骤一中，给予适宜电刺激后，神经—肌肉接头处的乙酰胆碱与突触后膜的受体结合，能使突触后膜形成动作电位，其机理是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②与步骤一中的肌肉收缩曲线相比，步骤二中的肌肉收缩曲线的幅度变__________（填“大”或“小”）。

③该小组提出了肉毒碱抑制神经—肌肉接头处兴奋传递的两种作用机制：机制　Ⅰ　为肉毒碱作用于突触前膜，抑制了乙酰胆碱的释放；机制　Ⅱ　为肉毒碱作用于突触后膜，阻止了乙酰胆碱与受体的结合。

a．若肉毒碱的作用机制为机制Ⅰ，则肉毒碱会使神经—肌肉接头处突触间隙的乙酰胆碱的量__________（填“增加”“减少”或“不变”），而乙酰胆碱酯酶抑制剂会抑制乙酰胆碱的__________（填“合成”或“分解”），使神经—肌肉接头处突触间隙中的乙酰胆碱的量__________（填“增加”“减少”或“不变”），故步骤三的肌肉收缩曲线________________。

b．若肉毒碱的作用机制是机制Ⅱ，则神经—肌肉接头处突触间隙中的乙酰胆碱的量对突触后膜电位的影响__________，故步骤三的肌肉收缩曲线________________。

c．该小组中有人建议将步骤三中的操作进行更改，可以更好地研究肉毒碱的作用机制，他的建议是____________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：①乙酰胆碱与突触后膜的受体结合后，导致突触后膜的Na＋通道开放，Na＋大量内流，使膜电位由外正内负变为外负内正（2分）　②小（2分）　③a.减少（1分）　分解（1分）　增加（1分）　恢复正常（2分）　b．不大（1分）　不能恢复正常（2分）

c．将步骤三中注射的乙酰胆碱酯酶抑制剂换成乙酰胆碱（2分）

解析：①神经—肌肉接头处的乙酰胆碱与突触后膜的受体结合，能使突触后膜形成动作电位，其机理是乙酰胆碱与突触后膜的受体结合后，导致突触后膜的Na＋通道开放，Na＋大量内流，使膜电位由外正内负变为外负内正。

②步骤二中注射适量的肉毒碱溶液后，抑制了神经—肌肉接头处兴奋的传递，因此与步骤一中的肌肉收缩曲线相比，肌肉收缩曲线的幅度变小。

③a.若肉毒碱的作用机制是抑制了乙酰胆碱的释放，则在神经—肌肉接头处注射肉毒碱溶液后，会使突触间隙中的乙酰胆碱的量减少，而乙酰胆碱酯酶抑制剂会抑制乙酰胆碱的分解，从而使神经—肌肉接头处突触间隙中的乙酰胆碱的量增加，故步骤三的肌肉收缩曲线恢复正常。

b．若肉毒碱的作用机制是阻止了乙酰胆碱与受体的结合，则神经—肌肉接头处突触间隙中乙酰胆碱的量的多少对突触后膜电位的影响都不大，故步骤三的肌肉收缩曲线不能恢复。

c．因为正常情况下与肌肉收缩曲线直接相关的是乙酰胆碱，因此若要改进步骤，则可考虑直接注射乙酰胆碱，分析乙酰胆碱的量增加是否会改变肌肉的收缩曲线，若注射乙酰胆碱后，肌肉的收缩曲线恢复正常，则肉毒碱的作用机制为机制Ⅰ；若肌肉的收缩曲线不能恢复正常，则肉毒碱的作用机制为机制Ⅱ。

【真题演练】

1．（2018全国Ⅲ，6分）神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是（　　）

A．细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内

B．细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内

C．细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反

D．细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反

【答案】D

【解析】神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，而Na＋浓度低于膜外，在静息状态时，即使K＋外流，但浓度依然高于膜外，故D项符合题意。

2．（2019江苏单科，2分）如图为突触传递示意图，下列叙述错误的是（　　）

A．①和③都是神经元细胞膜的一部分

B．②进入突触间隙需消耗能量

C．②发挥作用后被快速清除

D．②与④结合使③的膜电位呈外负内正

【答案】D

【解析】分析题图，图中①②③④分别为突触前膜、神经递质、突触后膜和受体，突触前膜和突触后膜都是神经元细胞膜的一部分，故A项正确，不符合题意。图中神经递质通过胞吐的方式分泌到突触间隙，胞吐过程需要消耗能量，故B项正确，不符合题意。神经递质被突触后膜上的受体识别并发挥作用后会被快速清除，故C项正确，不符合题意。神经递质分兴奋性神经递质和抑制性神经递质，只有兴奋性神经递质才可使突触后膜的电位变为外负内正，抑制性神经递质不会使下一个神经元的电位发生变化，膜电位仍是外正内负，故D项错误，符合题意。

【过关检测】

1.下列有关神经兴奋的叙述,正确的是 (　　)

A.静息状态时神经元的细胞膜内外没有离子进出

B.组织液中Na+浓度增大,则神经元的静息电位减小

C.突触间隙中的神经递质经主动运输穿过突触后膜而传递兴奋

D.神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导

【解析】静息状态时,是神经细胞内的K+外流,呈现内负外正的电位状态,A项错误;组织液中Na+浓度增大时会加大神经元内外的电位差,静息电位会增大,B项错误;突触间隙中神经递质通过和突触后膜上的受体结合引发突触后膜上电位的变化,不是通过主动运输实现的,而是通过胞吐,C项错误;兴奋在神经纤维上传导是以电信号的形式,在神经元之间的传递是借助突触完成的,D项正确。

【答案】D

2.给予相同位置不同刺激,记录结果如下表所示。下列分析错误的是 (　　)

A.传入神经纤维在未受到刺激时膜内外电位的表现是外正内负

B.不同类型的刺激引起不同类型的感觉,原因是感受器和感觉中枢的不同

C.不同强度的刺激通过改变传入神经上电信号的频率,导致感觉强度的差异

D.从刺激到感觉形成,在完整的信号通路中都以电信号形式传导

【解析】传入神经纤维在未受到刺激时,K+外流,膜内外电位的表现是外正内负,A项正确;刺激感受器后产生的兴奋沿着传入神经向神经中枢传导,神经中枢随之产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合,所以不同类型的刺激能引起机体不同类型的感受器产生兴奋,而后产生不同的感觉,B项正确;由图中比较,同种刺激类型的不同刺激强度引起传入神经上的电信号的差异,在相同时间内神经冲动的数量不同(电信号的频率不同),从而引起感觉强度不同,C项正确;从刺激到感觉形成,在完整的信号通路中有突触结构,所以在神经纤维上以电信号的形式传导,在突触间以化学信号的形式传递,D项错误。

【答案】D

3.观众在电影院观看电影《你好,李焕英》时,下列相关神经活动的叙述错误的是 (　　)

A.观众能听懂电影台词与大脑皮层言语区的H区有关

B.观众看电影过程中神经系统接受的刺激只来自视网膜

C.憋尿看完电影说明低级神经中枢可受高级中枢支配

D.观众看完电影还能记得某些情节可能与大脑中海马区有关

【解析】大脑皮层言语区中H区为听觉性语言中枢,观众能听懂电影台词与大脑皮层言语区的H区有关,A项正确;观众看电影过程中神经系统接受的刺激除来自视网膜外,还有来自耳蜗的听觉等刺激,B项错误;人可以“憋尿”,说明低级神经中枢(脊髓)受高级神经中枢(大脑皮层)的调控,C项正确;观众看完电影还能记得某些情节可能与大脑中海马区有关,即主要与短时记忆有关,D项正确。

【答案】B

4.人体神经中枢的分布和功能各不相同,但彼此间又相互联系和协调。下列说法错误的是 (　　)

A.脑干有维持生命必要的呼吸中枢

B.脑与脊髓是调节机体运动的高级中枢

C.大脑皮层言语区是人脑特有的高级功能

D.下丘脑内有体温调节中枢,参与神经调节和体液调节

【解析】脑干内有对维持生命非常重要的呼吸中枢、心跳中枢等,A项正确;脑是高级中枢,脊髓是调节机体运动的低级中枢,位于脊髓内的低级中枢受脑的高级中枢调控,B项错误;大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢,人类的言语文字与大脑皮层某些特定的区域有关,这些区域称为言语区,是人脑特有的,C项正确;下丘脑既能参与神经调节,又可以通过分泌激素参与体液调节,D项正确。

【答案】　B

5.神经细胞间兴奋的传递依赖突触,图1所示为多个神经元之间联系示意图,为研究神经元之间的相互作用,分别用同强度的电刺激进行实验:Ⅰ、单次电刺激B,Ⅱ、连续电刺激B,Ⅲ、单次电刺激C,用微电极分别记录A神经元的电位变化表现如图2。下列分析错误的是

图 1                                                   图2

注:阈电位是能引起动作电位的临界电位值

A.静息电位的数值是以细胞膜外侧为参照,并将该侧电位值定义为0 mV

B.由Ⅰ可知,刺激强度过低不能使神经元A产生动作电位

C.由Ⅱ可知,在同一部位连续给予多个阈下刺激可以产生叠加效应

D.由Ⅲ可知,神经元A电位的形成与神经元B释放神经递质的量不足有关

【解析】静息电位时,细胞膜两侧的电位为外正内负,静息电位的数值是以细胞膜外侧为参照,并将该侧电位值定义为0 mV,A项正确;由Ⅰ可知,刺激强度过低,产生的电位变化低于阈电位,所以不能使神经元A产生动作电位,B项正确;由Ⅱ可知,在同一部位连续给予多个阈下刺激产生的电位变化高于阈电位,说明可以产生叠加效应,C项正确;由Ⅲ可知,单次电刺激C,导致神经元B释放抑制性的神经递质,D项错误。

【答案】D

6.帕金森病病因主要是黑质损伤、退变,多巴胺合成减少。甲图是帕金森病患者的脑与脊髓调节关系示意图(脑内纹状体与黑质之间存在调节环路,其中“-”表示抑制),由甲图中黑质—纹状体相互调节关系,可以推测帕金森病患者的纹状体合成乙酰胆碱增加。乙图是患者用某种特效药后的效果图。下列相关叙述错误的是              (　　)

A.甲图中,神经元b释放乙酰胆碱,使脊髓运动神经元兴奋

B.甲图中,神经元a释放的多巴胺防止脊髓运动神经元兴奋过度,说明高级神经中枢对低级神经中枢有一定的调控作用

C.研究发现,神经元a的轴突末梢上也存在多巴胺受体,如果该受体与多巴胺结合,会导致轴突末梢的兴奋性下降,从而促进多巴胺合成、释放

D.对比甲、乙两图,推测该特效药的作用机理可能是促进神经元a合成、分泌多巴胺,抑制神经元b合成、分泌乙酰胆碱

【解析】甲图中,神经元b可以释放乙酰胆碱,使脊髓运动神经元兴奋,帕金森患者纹状体合成的乙酰胆碱增加,会导致脊髓运动神经元过度兴奋,A项正确;甲图中,神经元a可以分泌多巴胺作用于脊髓运动神经元,抑制其兴奋,防止其兴奋过度,说明高级中枢可以调控低级中枢的活动,B项正确;若多巴胺与a轴突末梢的多巴胺受体结合,则会导致轴突末梢的兴奋性下降,从而减少多巴胺的合成和释放,C项错误;由图可知,该特效药可能是增加了神经元a分泌的多巴胺,减少了神经元b分泌的乙酰胆碱,降低了脊髓运动神经元的兴奋性,D项正确。

【答案】C

7.(2022·湖南调研)蜘蛛是自然界常见的一种动物,常见种大部分对人无害,只有极少数对人有害。蜘蛛毒素是作用于神经系统的毒素,按其结构可以分为蛋白多肽类神经毒素和多胺类神经毒素。其中可以提取多种药物,用作镇痛剂及治疗中风、癫痫等疾病。

(1)有的人被常见的蜘蛛再次螫伤后也会出现红斑、水肿、水疱、瘙痒等荨麻疹症状,这类现象称为　　　　。 

(2)民间被蜘蛛螫伤后,常用“火疗”的方法治疗。具体做法是在伤处包上几层棉花,棉花上喷洒白酒,点燃棉花后让热量透过棉花,炙烤伤处。这种做法的科学原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)人中风时会形成大量的“兴奋氨基酸”,使神经细胞过度兴奋,造成大脑皮层损伤。“兴奋氨基酸”属于　　　　,蜘蛛毒素能够与“兴奋氨基酸”争夺　　　　　　　　　,从而抑制神经细胞过度兴奋。 

(4)从中国虎纹捕鸟蛛中提取的虎纹镇痛肽是我国正在开发的一种全新突触前镇痛药物,其作用于特定的　　　　,从而阻断痛觉的产生。 

(5)阿片类药物吗啡是一种常用镇痛药,通过作用于阿片受体引起神经细胞膜上的某些离子通道开放,导致某些离子的跨膜转运,最终起镇痛作用。作用机制如图1所示。图2为图1的部分放大图,图2中“↑”“↓”分别表示促进、抑制。据图分析吗啡的作用机制是　            。 

图1

图2

【解析】(1)已产生免疫的机体,再次接受相同抗原时所发生的组织损伤或功能紊乱称为过敏反应,有的人被常见的蜘蛛再次螫伤后也会出现红斑、水肿、水疱、瘙痒等荨麻疹症状,这类现象称为过敏反应。(2)蜘蛛螫伤释放的毒素为蛋白类神经毒素和多肽类神经毒素,高温使蛋白质变性。(3)人中风时会形成大量的“兴奋氨基酸”,使神经细胞过度兴奋,造成大脑皮层损伤。因此“兴奋氨基酸”在这里属于神经递质,蜘蛛毒素能够与“兴奋氨基酸”争夺突触后膜上的特异性受体,从而导致“兴奋氨基酸”与突触后膜上的受体结合减少,从而抑制神经细胞过度兴奋。(4)全新突触前镇痛药物其作用于特定的痛觉感受器,阻断兴奋传到大脑皮层,从而阻断痛觉的产生。(5)吗啡与阿片受体结合抑制A神经元释放P物质,导致B神经元不能产生兴奋,从而阻止痛觉产生,同时内啡肽是一种抑制疼痛的神经递质,与阿片受体结合后,促进B神经元K+外流,对抗疼痛。

【答案】　(1)过敏反应

(2)蜘蛛毒素化学本质是蛋白质,高温使蛋白质变性

(3)神经递质　突触后膜上的特异性受体

(4)痛觉感受器

(5)与A细胞阿片受体结合,抑制Ca2+内流;与B细胞阿片受体结合,促进K+通道打开,K+外流